整定计算的基本原则

保护接线方式
ＡＢ Ｃ １
表１－２
保护反映的最小短路电流及类型
不经变压器 的短路及经
过 / 变压 器的短路
经 /△ —11变 压 器 的 短 路
（２）
Ｉ ＝ ２３ Ｉ Ｄ
（３）Biblioteka Baidu
·
Ｄ
Ｉ ＝ Ｉ （２） （３） ＤＤ
两相线路与 三相短路相 比
相同
ＡＢ Ｃ ２
（２）
Ｉ ＝ ２３ Ｉ Ｄ
（３）
·
Ｄ
Ｉ ＝ Ｉ （２） （３） ＤＤ
整定计算的基本原则
５
灵敏度愈高愈好，衡量保护一般以最小灵敏度为下限表示。保护作用不同，对灵敏度要求也不 同，对主保护（作为主要保护的）要求灵敏度较高，对于后备保护（做为本对象和相邻对象的 后备保护的）灵敏度相对要求较低，对受电弧电阻影响较大的电压元件比电流原件的灵敏度要 求也高。
合理的选择计算短路电流的运行方式对检验灵敏度是极为重要的。检验灵敏度通常以金属 性短路做为计算条件，特殊需要时再考虑电弧电阻或经过某种接触物短路等因素。
灵敏度分为主保护（对被保护对象）灵敏度和后备保护（对保护对象相邻的设备）灵敏度
结 合 保 护 范 围 的 概 念 。 可 知 保 护 范 围 末 端 短 路 时 ， 灵 敏 系 数 等 于1。
检验灵敏度，应用可能出现的最小运行方式，要求灵敏度系数不能低于规定值，对各种保
护 灵 敏 系 数 的 规 定 ， 如 表1 - 1。 检 验 灵 敏 度 用 的 最 小 短 路 类 型 及 电 流 ， 如 表1-2。
２．０
跳闸回路中的阻抗元件
１．２５
跳闸回路中的电压和电流元件
２．０
相差高频保护
跳闸回路中的阻抗元件
１．５
非直接接地电 力网中的单相 接地保护（动 作于信号或跳 闸）
架空线路的电流元件 电缆线路的电流元件
零序方向元件 发电机、变压器线路与电动机的纵联差动保护
１．５ １．２５
２．０ ２．０
差动保护
母线的完全电流差动 母线的不完全电流差动保护
整定计算的基本原则
１
第一章 整定计算的基本原则
第一节 概 述
继电保护要达到消灭事故，保证电力系统安全稳定运行的目的，需要做多方面的工作。其 中包括设计、安装、整定、调试，以及运行维护等一系列环节；整定计算是其中的一部分工 作，而且是极重要的一部分工作。
整定计算是对具体的电力系统，进行分析计算，整定，以确定保护配置方式，保证选型， 整定值和运行使用的要求。
在 复 杂 的 电 网 中 ， 计 算 最 小 方 式 有 时 是 很 复 杂 的 。 基 于 电 网 的 正 常 运 行 方 式 占90%以 上 的
机会率，而当电网较大时，方式变动相对影响也较小。为简化一些不必要的计算，在不影响保
护的灵敏度和保护与自动装置配合的情况下，可这样来校验灵敏度：
一般按正常或常见的检修 运行方式检验主保护各段灵敏度，但要求灵敏系数适当提高
Ｍ
Ｎ
Ｐ
Ｑ
Ｋ１
Ｋ２
Ｋ３
Ｋ４
Ｋ５
Ｋ６
Ｆ１
Ｄ
Ｆ２
１ｄ （ １ ）
１ｄ （ ２ ）
１ｄ （ ３ ）
图１ － １ 保 护 的 选 择 性 示 意 图
当Ｄ点 发 生 故 障 时 ， 距 故 障 点 的 开 关Ｋ１． Ｋ２． 断 开 ， 其 余 部 分 继 续 运 行 ； 当 开 关Ｋ２因 故 不 能 断 开 ， 则 由 开 关Ｋ４断 开 ， 这 些 都 是 选 择 性 。 如 果 开 关Ｋ４先 断 开 ， 或 开 关 Ｋ ２， Ｋ ４，同时 断 开 ， 就 是 无 选 择 性 。 在 系 统 故 障 时 ， 对 该 动 的 保 护 不 动 称 为｀拒 动 ， 对 不 该 动 的 保 护 动 作 称 为 越 级 ， 两 者 均 属于误动作。另外还有在正常过负荷或事故过负荷情况下的保护动作，也称为误动作。
（ 例 如 提 高 为1.5以 上 ） 对 于 某 些 检 修 重 叠 的 少 数 运 行 方 式 ， 则 由 后 备 保 护 段 保 护，或 采 用 临 时
改变定值的方法提高灵敏度。
在此基础上，只着眼于分析较少的运行方式和变化较大的地方，例如出现单电源，单机，
以及大电源断开的情况，就可抓住最小灵敏度。对单侧电源的放射式电网，一般都给出了最大
保护 分类
保护类型
带方向和不带 方向的电流保 护或电压保护
距离保护
各种保护的最小灵敏系数表
组成元件 电流元件和电压元件 零序或负序方向元件 任何类型的起动元件
第二段距离元件 精确工作电流倍率
表１ － １ 灵敏 系数要求 １ ． ３～１．５
２．０
１．５ １ ． ３～１．５
１．５
６
整定计算的基本原则
故障从任何一侧断开前（按线路两侧灵敏度相同 ２．０
灵 敏 性 用 灵 敏 系 数 来 衡 量 ， 用Km表 示 。 灵 敏 系 数 指 在 被 保 护 对 象 的 某 一 指 定 点 （ 通 常 指 为 被 保
护对象的末端）发生金属性短路，故障量与整定值之比（反映故障参量上升的，如过电流保
护）或整定值与故障量之比（反映故障参量下降的，如低电压保护）。
最小运行方式，计算并不复杂。
灵敏系数计算如下式： 对电流保护
对低电压保护
Ｉｄ·ｚｘ
Ｋ ＝ｍ
Ｉｄ ｚ Ｕｄｚ
Ｋ ＝ｍ
Ｕｃ·ｚｄ
（１－１） （１－２）
对电流保护
Ｋ ＝ Ｚｄｚ
ｍ
Ｚｃ ｅ
（１－３）
式中：
Id·zx — 最 小 短 路 电 流 Uc·zd — 最 大 短 路 残 压 Idz — 保 护 动 作 电 流 Udz — 保 护 动 作 电 压
它的重要性在于： ①在设计保护时，必须经过整定计算的检验来确定保护方式及选定。 ②在电力系统运行中，整定计算要确定各种保护的定值和使用方式，并及时协调保护与电 力系统运行方式的配合，以达到正确发挥保护作用的目的。 ③无论是设计还是运行，保护方式都与一次系统接线和运行方式有密切关系。在多数情况 下是涉及全局性的问题，要综合平衡，做出决断。 １－１电力系统运行整定计算的基本任务 ①编制系统保护整定方案，包括给出保护的定值与使用方式，对不满足系统要求的（如灵 敏性，速动性等）保护方式，提出改进方案； ②根据整定方案，编制系统保护运行规程； 处理日常的保护问题； ③进行系统保护的动作统计与分析，做出专题分析报告； ④协调继电保护定值分级管理； ⑤参加系统发展保护设计的审核； ⑥对短路计算有关系统参数的管理。 １－２电力系统运行整定计算的特点和要求： ①整定计算要决定保护的配置与使用，它直接关系到保证系统安全和对重要用户连续供电 的问题，同时又和电网的经济指标，运行调度，调试维护等多方面工作有密切关系，因此要求 有全面的观点。 ②对于继电保护的技术要求，选择性、速动性、灵敏性、可靠性，要全面考虑，在某些情 况下，“四性”的要求会有矛盾，不能兼顾，应有所侧重；如片面强调某一项要求时，都会使 保护复杂化，影响经济指标及不利于运行维护等弊病。 ③整定保护定值时，要注意相邻上下级各保护间的配合关系，不但在正常方式下考虑，而 且方式改变时也要考虑，特别是采取临时性的改变措施更要慎重，要安全可靠。 ④系统保护的运行管理，有连续性的特点。每一个保护定值和使用方式，都是针对某种运 行要求而决定的。处理问题有针对性和时间性，要考虑到原有情况作为处理的基础。
整定计算的基本原则
３
Ｍ Ｋ１
Ｆ
ｔ
ｔ１
Ｎ
Ｐ
Ｋ2
Ｋ3
△ｔ △ｔ
△ｔ
△ｔ
ｔ２
Ｌ
图１ － ２ 阶梯特性的配合盘
Ｍ Ｋ１
Ｆ
ｔ
Ｎ Ｋ2
△ｌ
ｔ１
ｔ２
△ｔ
图１ － ３ 定 时 限 ， 反 时 限 配 合 图
Ｍ
Ｎ
Ｋ１
Ｋ2
Ｆ
△Ｌ
ｔ ｔ１
△ｔ ｔ２
Ｌ
图１ － ４ 反 时 限 特 性 配 合 图
４
定值整定
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误动作的原因可分：设计错误，安装错误，整定错误，装置质量不良，开关拒动、运行维 护过失等。
实现选择性必须满足两个条件：一 是相邻的上下级保护在时限上有配合；二是相邻的上 下极保护在保护范围上有配合。综合来说，就是从故障点向电源方面的各级保护，其灵敏度逐 级降低，其动作时限逐级增长。
时限配合：上一级保护时限比下一级保护时限要大，所大的时限差，即为时限级差，这叫 时 限 有 配 合 。 用 △ｔ表 示 时 限 级 差 。 保 护 范 围 配 合 ： 也 叫 灵 敏 度 有 配 合 ， 或 叫 整 定 值 有 配 合 。 保护装置对被保护对象的故障反应有一定的范围，上一级保护的保护范围应比一级相应段保护 范围为短，即在下一级保护范围末端故障时，下一级保护动作，上一级保护不动作，这叫保护 范围有配合。用△Ｌ表 示 有 配 合 的 范 围 。
２
定值整定
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第二节 对继电保护的基本要求
对 继 电 保 护 四 个 基 本 要 求 ， 即 选 择 性 、 灵 敏 性 、 速 动 性 、 可 靠 性 ， 简 称 “ 四 性 ”２－１
选择性电力系统中某一部分发生故障时，继电保护的作用只断开有故障的部分，保留没有故障
的部分继续运行，这就是选择性。选择性说明如图１－１所示。
要求保护范围有配合的原因，不仅考虑变流器传变和继电器调试的误差，在保护区末端短 路，使保护失去选择性；而且也考虑到在保护区内发生非全属性短路（实际上往往是非金属性 的）使保护处在动作边缘状态，失去选择性。
图 １ － ２ ， 图１ － ３ ， 图 １ － ４ 分 别 示 出 定 时 限 反 时 限 特 性 的 保 护 配 合 情 况 。
电流速断的最小保护范围为被保护线路（按正常运行方式计算） （１５－２０）％
表1 - 1注 ： 1、 对各种类型保护中，接于全电流和全电压的方向元件，其灵敏系数不做规定。 2、 线路一侧断开后，其它各侧保护可按相继动作检验系数。 3、 远后备指用相邻元件的保护作后备，近后备指装于就地的专用后备保护
不同接线不同相数的保护检验灵敏系数用的最小短路类型及电流 。
检验灵敏度应注意的几个问题： ①计算短路电流较小的短路类型，例如，零序电流要以单相接地或两相接地进行比较；相 电流稳定值以三相短路与两相短路相比较。 ②选择可能出现的最小运行方式，重点在于被检验保护反映灵敏度最小的那种方式。例 如，多电源变为单侧小电源的情况。 ③保护动作时限长的，短路电流要考虑衰减。 ④ 经 /△ 结 线 变 压 器 的 不 对 称 短 路 ， 相 电 流 ， 电 压 的 分 布 发 生 改 变 ， 对 不 同 接 线 不 同 相 别 （A、B两 相 或B , C两 相 或C , A两 相 ） 的 保 护 装 置 反 映 灵 敏 度 则 不 同 。 ⑤负荷电流对保护的灵敏度有影响，对于短路点较远的短路，因为分支负荷端电压较高， 还吸取一定的负荷电流，因而减小了短路支路的电流。某些容量较大的同步电动机，对短路开 始瞬间（对速动保护）可向短路点送出短路电流，因而又增长了短路支路的电流。 ⑥两侧把电流及环状网路中的相继动作（即线路两侧保护不同时动作跳闸的过程）能使灵 敏度提高或降低。 ⑦对瞬时性故障，当大系统断开后，因短路点电流突然降的很小，可能会使故障自然消 失 。 例 如110kV系统中，根据经验，短路电流降至约为300~500A时 ， 故 障 可 能 会 自 动 消 失 。 ⑧在一套保护中有几个元件时，其各元件灵敏度要求是不同的。但表示该套保护灵敏度的 则是其中灵敏度最低的代表该套保护的灵敏度。
选择性是继电保护中的一个很重要的问题，一般不允许无选择性产生。当为了满足整体的
某种需要时，才在预定点安排无选择性。但是这种无选择应尽可能选在发生可能性小的地方，
以及影响小的地点。例如为了解列的目的，或者环网中后备保护整定的开始点，可以预定为无
选择性。
2-2 灵敏性
在保护装置的保护范围内发生故障，保护反映的灵敏程度叫灵敏性。习惯上常叫灵敏度。
双回路的横联 电流和电 的短路点，一般取线路中间点）
差动方向保护 压起动元
和电流平衡保 件
护
故障自一侧断开后（按线路末端短路）
１．５
高频闭锁 方向保护
零 序 故障未从任一侧断开前，其中一侧（按线路末端短路） ４．０
方向元件
故障自一侧断开后（按线路末端短路）
２．５
起动元件或跳闸回路中的方向元件
３．０
跳闸回路中的电流和电压起动元件
２．０
速断部分
１．５
限时部分
２．０
７
整定计算的基本原则
发电机、变压器及电动机上的电流速断保护（在保护安装处短路）
远后备保护 （在相邻元 件末端短路）
近后备保护 （在被保护 元件末端短 路）
电流元件、电压元件和阻抗元件 零序和负序方向元件
电流元件、电压元件和阻抗元件 零序和负序方向元件
２．０ １．２ １．５ １．２５ ２．０